一种取向的PBT微纳孔泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种取向的PBT微纳孔泡沫材料及其制备方法。该制备方法包括：将聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和聚四氟乙烯进行熔融共混，得到PBT/PTFE纳米纤维复合材料，将其制成待发泡样品；将所述待发泡样品与发泡剂在20MPa的压力下升至240℃等温保持第一预设时间以使其充分熔融，然后降至200℃等温保持第二预设时间诱导结晶形成，所述结晶形成包括串晶的形成和两步结晶；之后泄压至常温常压得到所述取向的PBT微纳孔泡沫材料。在PBT/PTFE纳米纤维复合材料的结晶过程中，PBT分子链首先沿PTFE纳米纤维表面结晶形成串晶结构，然后远离PTFE纳米纤维的PBT分子链结晶。离PTFE纳米纤维的PBT分子链结晶。离PTFE纳米纤维的PBT分子链结晶。

【技术实现步骤摘要】
一种取向的PBT微纳孔泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及工程塑料领域，具体涉及一种取向的PBT微纳孔泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]PBT作为一种工程塑料，应用于诸多领域。其具有耐高温，绝缘性能好，高强度高韧性，耐化学腐蚀等优点。随着社会的发展和环境保护意识的加强，全球各个地区都开始关注材料的轻量化，泡沫材料扮演着重要的角色，其具有减震，隔音、隔热、质轻等诸多优点。高倍率近微孔PBT复合物泡沫材料旨在轻量化的同时减小泡孔尺寸，保留原材料的力学性能。
[0003]目前制备泡沫材料的方法有挤出发泡法、间歇釜发泡法等。间歇釜发泡法虽然与挤出发泡法相比无法连续生产，但是具有方便调节工艺，可生产形状复杂制品的优势。同时选择一种绿色、高效的发泡剂也十分重要，超临界CO2物理发泡剂具有安全性高、环保、成本低等突出优点，符合当代社会绿色、可循环的发展主题。微孔泡沫定义为泡孔尺寸为10微米左右，泡孔密度>109个/cm3，微孔泡沫具卓越的机械性能，较强的隔热和隔音性能，高倍率微孔泡沫可以在提供优异的综合性能的同时降低材料使用量达到降低成本的目的。
[0004]但是近微孔高倍率PBT复合物泡沫材料的制备具有较大的技术难点。PBT为线性分子链，未改性PBT熔体强度低导致发泡性能差。而仅仅对其进行扩链改性虽然可以提高PBT的发泡能力但是很难得到近微孔的泡沫结构，这些技术难点使近微孔高倍率PBT复合物泡沫材料的制备非常困难。近微孔高倍率PBT复合物泡沫材料的制备必须具备两个条件，高熔体强度和高成核效率。解决这两个问题是在制备高倍率泡沫工艺中亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的目的在于提供一种取向的PBT微纳孔泡沫材料及其制备方法，本专利技术通过诱导特殊的串晶形态以及两步结晶行为制备取向的PBT微纳孔的泡沫。
[0006]本专利技术“取向的PBT微纳孔泡沫材料”中的取向指泡孔沿纤维方向排列。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供一种取向的PBT微纳孔泡沫材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0009]将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、扩链剂和聚四氟乙烯(PTFE)进行熔融共混，得到PBT/PTFE纳米纤维复合材料；
[0010]将所述PBT/PTFE纳米纤维复合材料制成待发泡样品；
[0011]将所述待发泡样品与发泡剂在20MPa的压力下升至240℃等温保持第一预设时间以使其充分熔融，然后降至200℃等温保持第二预设时间诱导结晶形成，所述结晶形成包括串晶的形成和两步结晶；之后泄压至常温常压得到所述取向的PBT微纳孔泡沫材料。
[0012]在降至200℃等温保持第二预设时间诱导结晶形成过程中，串晶结构和两步结晶形成的特殊结晶形态诱导了取向的微纳泡孔形态，最终形成了所述取向的PBT微纳孔泡沫
材料。
[0013]本专利技术研究了PBT/PTFE纳米纤维复合材料的结晶行为，当PTFE质量含量从0.25份增加到2份时，结晶温度(Tc)和结晶起始温度(Tc，o)分别增加了约10℃和11℃。此外，PTFE纳米纤维的存在使PBT的结晶度从28.2％提高到30.3％；这意味着PTFE纳米纤维的形成通过作为PBT晶体的成核剂促进了结晶。高比表面积的PTFE纳米纤维提供了更多的结晶成核界面，更容易克服成核能垒，在更高的温度下结晶。随着PTFE含量的增加，结晶温度ΔT范围增大，结晶过程延长，结晶峰强度降低。这可能是由于PTFE纳米纤维周围的串晶优先生长，在不同的步骤中形成了晶体。结晶峰变宽可能归因于多步结晶过程，在PBT/PTFE纳米纤维复合材料的结晶过程中，PBT分子链首先沿PTFE纳米纤维表面结晶形成串晶结构，然后远离PTFE纳米纤维的PBT分子链结晶。
[0014]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述扩链剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。异氰尿酸三缩水甘油酯为三官能环氧扩链剂，在添加相同环氧当量的情况下可以有效提高基体粘度，且不容易形成交联结构。
[0015]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和聚四氟乙烯的重量比为100：0.3：(0.25～2)；更优选为100：0.3：(0.5～1)。
[0016]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述熔融共混的温度为240℃～250℃。更优选地，所述熔融共混的过程包括：在转矩流变仪中以90r/min的转速，将聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氟乙烯和扩链剂进行熔融共混。
[0017]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述发泡剂为CO2。
[0018]根据本专利技术的制备方法，优选地，第一预设时间和第二预设时间均为30min～60min。
[0019]根据本专利技术的制备方法，优选地，所述待发泡样品通过注塑机进行模压注塑制成。更优选地，所述模压注塑的过程包括：将所述PBT/PTFE纳米纤维复合材料破碎，使用注塑机，在模压温度为250℃下，注塑制得80mm
×
10mm
×
4mm的待发泡样品，并裁切成20mm
×
10mm
×
4mm的样品待用。
[0020]本专利技术另一方面提供一种取向的PBT微纳孔泡沫材料，由以上制备方法得到。
[0021]根据本专利技术的PBT微纳孔泡沫材料，优选地，所述PBT微纳孔泡沫材料的泡孔尺寸分布范围为0.1μm～5μm。
[0022]在一优选方案中，所得PBT微纳孔泡沫材料的平均泡孔尺寸减小到0.94μm，泡孔密度达到1.68
×
10
12
个/cm3。
[0023]本专利技术通过诱导特殊的串晶形态以及两步结晶行为制备取向的PBT微纳孔的泡沫。首先将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)和聚四氟乙烯(PTFE)进行熔融共混制备了PBT/PTFE纳米纤维复合材料。PTFE纳米纤维的高比表面积提供了更多的结晶成核界面，促进了PBT的结晶动力学。在PBT/PTFE纳米纤维复合材料的结晶过程中，PBT分子链首先沿PTFE纳米纤维表面结晶形成串晶结构，然后远离PTFE纳米纤维的PBT分子链结晶。因此，通过先将复合材料在20MPa的压力下升至240℃等温30min保证充分熔融，然后降至200℃等温30min诱导结晶形成，串晶结构和两步结晶工艺形成的特殊结晶形态诱导了取向的微纳泡孔形态。
附图说明
[0024]图1a
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图1f为实施例中为纤维在PBT/PTFE复合材料断面的分布图。
[0025]图2为PBT/PTFE纳米纤维复合材料的非等温结晶曲线图。
[0026]图3a
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图3f依次为样品PBT/PTFE
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0、PBT/PTFE
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0.25、PBT/PTFE
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0.5、PBT/PTFE
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1、PBT/PTFE<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种取向的PBT微纳孔泡沫材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：将聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和聚四氟乙烯进行熔融共混，得到PBT/PTFE纳米纤维复合材料；将所述PBT/PTFE纳米纤维复合材料制成待发泡样品；将所述待发泡样品与发泡剂在20MPa的压力下升至240℃等温保持第一预设时间以使其充分熔融，然后降至200℃等温保持第二预设时间诱导结晶形成，所述结晶形成包括串晶的形成和两步结晶；之后泄压至常温常压得到所述取向的PBT微纳孔泡沫材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和聚四氟乙烯的重量比为100：0.3：(0.25～2)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为240℃～250℃；优选地，在转矩流变仪中以90r/min的转速，将聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氟乙烯和扩链剂进行熔融共...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向东，王亚桥，陈士宏，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：